CN106759380A - 多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，包括基坑内部开挖范围外封闭成环的钢筋混凝土地下连续墙，紧贴钢筋混凝土地下连续墙内周为钢筋混凝土主体结构墙，钢筋混凝土地下连续墙外圈为封闭成环的外围素混凝土地下连续墙，对各道地下连续墙体之间的地层进行加固，沿最外侧素混凝土地下连续墙的外周、各道地下连续墙体之间、基坑内部分别布设降水井。本发明受力合理，效果明显，实施性好，可有效的解决在强透水、富水、临近水域等地层中修建深大基坑的工程难题，措施安全可靠，提高施工效率。

Description

多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构。

背景技术

随着修建技术、建设水平及建设要求的不断提高，越来越多的新技术、新工艺、新工法应用到地下工程的建设中，与之相关的亮点、难点及特殊性工程也越来越多。基坑工程作为地下工程的一种，在市政及房建工程中广泛应用，近年来在城市轨道交通、市政管廊、地下空间开发利用、铁路工程中的应用也逐渐增多，各类复杂及特殊地质条件下的深、大基坑工程越来越多，各类特殊结构型式的超大、超深、异形基坑工程也越来越多。根据不同的地层地质条件，结合地下水发育等情况，基坑的围护型式大体上可分为板桩式（如：钢板桩）、柱列式（如：钻孔灌注桩）、地下连续墙、自立式改良土挡墙（如：高压旋喷桩地层加固）、沉井法以及各种组合式工法等等。在强透水、富水地层中修建深、大基坑具有一定的风险，历来都是工程界的难题，一旦实施不到位容易引发基坑变形、渗漏水、地面沉降等，严重时甚至导致基坑坍塌、基底管涌、地下水土流失、周围地表沉陷及房屋倒塌等，近年来在市政和地铁工程的建设中，均出现过上述类似事故，造成人民生命及财产的损失，社会影响十分恶劣。而在地铁及铁路工程中，基坑工程一般还要配合盾构机的始发、接收等进出洞作业，在强透水、富水地层中盾构进出深大基坑也具有较大风险，控制不好则容易诱发涌水涌砂、地表沉陷、盾构机被掩埋甚至隧道坍塌等事故，需要基坑围护结构及相关辅助措施统筹考虑到位，确保基坑自身修建及盾构进出基坑作业的安全，从而确保工程的顺利建成。

发明内容

本发明的目的是提供一种多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，特别适用于在强透水、富水、临近水域等地层中修建的深、大基坑工程，确保基坑自身修建及盾构进出基坑作业的安全，为工程的顺利建成提供可靠的技术保障。

本发明所采用的技术方案为：

多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

包括基坑内部开挖范围外封闭成环的钢筋混凝土地下连续墙，紧贴钢筋混凝土地下连续墙内周为钢筋混凝土主体结构墙，钢筋混凝土地下连续墙外圈为封闭成环的外围素混凝土地下连续墙。

钢筋混凝土主体结构墙底部为钢筋混凝土主体结构底板，顶部为钢筋混凝土主体结构顶板。

钢筋混凝土主体结构墙顶部与钢筋混凝土地下连续墙顶部环周设置成环的一圈冠梁；

冠梁与钢筋混凝土主体结构顶板上方为主体结构回填土体。

钢筋混凝土地下连续墙以外的线路方向上设置有区间隧道，区间隧道之间为墙间土体。

钢筋混凝土地下连续墙内设置有基坑内降水井，区间隧道之间的墙间土体内设置有墙间降水井，外围素混凝土地下连续墙外的墙外土体内设置有外周降水井。

区间隧道四周为盾构进出基坑端头加固区，钢筋混凝土主体结构底板下方为基坑底部加固区。

本发明具有以下优点：

本发明属于一种多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护型式，是对传统基坑围护型式的一种提升和改进，在投资增加不大的前提下可大大增强工程的安全性和可靠度。在强透水、富水及临近水域地层中修建深、大基坑工程时，特别是当基坑下部无相对隔水层或相对隔水层距离基坑底部较远时，采用多道地下连续墙围护，最内侧一道地下连续墙采用钢筋混凝土，作为基坑自身开挖的围护结构，外侧地下连续墙位于地层中并采用素混凝土结构，各道地下连续墙均封闭成环，既可以将地层中的土体有效隔断，形成空间划分，又承受一定的地层荷载，兼顾防渗挡水，对各道地下连续墙之间的土体进行加固，进一步起到地层改良及地层止水作用，由此共同承受基坑开挖卸荷所产生的水压力和土压力；地下连续墙的纵向深度根据基坑开挖深度、墙体插入比、基坑下部隔水层位置、地层封闭加固及降水情况、盾构始发接收要求等因素综合考虑；地层降水通过布置在基坑内部、各道地下连续墙之间、最外侧地下连续墙外周的降水井实现。

如此便形成了基坑周边为各道地下连续墙、基坑底部为加固体的全封闭性空间结构，在墙体外侧地层降水及墙体之间与基坑内部疏干降水的辅助下，将地下水对基坑开挖的影响程度降至最低，大大降低了在强透水、富水地层中修建深、大基坑的安全风险，同时也可实现类似地层条件下盾构始发、接收等进出基坑的安全作业，满足基坑在施工期间及运营使用阶段的功能需求，其在城市轨道交通、铁路、市政、房建、综合管廊等领域均有较高的应用价值。

附图说明

图1为本发明结构平面图；

图2为本发明结构1-1剖面图；

图3为本发明结构2-2剖面图；

图4为本发明结构降水布置图；

图5为本发明结构地层加固图；

图中，1-基坑内部开挖范围，2-钢筋混凝土地下连续墙，3-钢筋混凝土主体结构墙，4-钢筋混凝土主体结构底板，5-钢筋混凝土主体结构顶板，6-区间隧道，7-外围素混凝土地下连续墙，8-墙间土体，9-墙外土体，10-外周降水井，11-墙间降水井，12-基坑内降水井，13-主体结构回填土体，14-冠梁，15-盾构进出基坑端头加固区，16-基坑底部加固区。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

为确保在强透水、富水地层中深大基坑工程的安全实施，根据地层情况、基坑结构及使用功能，本发明采用“多道地下连续墙+墙间地层加固+外周降水”的组合方式，形成有效的围护措施，为强透水、富水地层中深大基坑的成功开挖及修建提供可靠的支护前提。此种围护型式适用于在地下水丰富、毗邻江河湖海等水域且介质透水性较强的地层中修建深、大基坑工程；特别适用于为满足盾构设备始发、接收及运营通风排烟条件的深、大竖井工程。

本发明涉及一种多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，包括基坑内部开挖范围1外封闭成环的钢筋混凝土地下连续墙2，紧贴钢筋混凝土地下连续墙2内周为钢筋混凝土主体结构墙3，钢筋混凝土地下连续墙2外圈为封闭成环的外围素混凝土地下连续墙7，形成多道地下连续墙围护体系。地下连续墙的纵向深度根据基坑开挖深度、墙体插入比、基坑下部隔水层位置、地层加固降水、盾构始发接收等因素综合考虑设置。

钢筋混凝土主体结构墙3底部为钢筋混凝土主体结构底板4，顶部为钢筋混凝土主体结构顶板5。钢筋混凝土主体结构墙3顶部与钢筋混凝土地下连续墙2顶部环周设置成环的一圈冠梁14；冠梁14与钢筋混凝土主体结构顶板5上方为主体结构回填土体13。钢筋混凝土地下连续墙2以外的线路方向上设置有区间隧道6，区间隧道6之间为墙间土体8。区间隧道6四周为盾构进出基坑端头加固区15，钢筋混凝土主体结构底板4下方为基坑底部加固区16。

钢筋混凝土地下连续墙2内设置有基坑内降水井12，区间隧道6之间的墙间土体8内设置有墙间降水井11，外围素混凝土地下连续墙7外的墙外土体9内设置有外周降水井10。

施工时：

结合地层状况及地下水发育情况、基坑平面尺寸、基坑深度等，首先从地面施做基坑围护地下连续墙，采用钢筋混凝土墙体，如果涉及盾构始发接收等进出基坑作业，则地下连续墙对应盾构隧道部分采用玻璃纤维筋代替钢筋，以方便盾构进出基坑自行掘进破除；然后于地面施做外围素混凝土地下连续墙，垂直区间隧道一侧的墙体与基坑钢筋混凝土地下连续墙体之间拉开一定距离，作为基坑端部的地层加固空间；平行区间隧道一侧的墙体与基坑钢筋混凝土地下连续墙体可以紧靠，地下连续墙体均形成平面封闭结构；然后对各道地下连续墙体之间的地层选择在一定的纵向深度范围进行加固；然后沿最外侧素混凝土地下连续墙的外周、各道地下连续墙体之间、基坑内部分别布设降水井，对基坑进行整体性降水作业；然后可对基坑范围内的土体进行开挖作业；待基坑开挖到底，主体结构实施完毕达到设计强度后，可满足盾构进出基坑进行始发、接收等作业条件。

本发明所采用的地下连续墙体，对于基坑自身，钢筋混凝土地下连续墙的厚度一般在800~1500mm之间；对于基坑外周，素混凝土地下连续墙的厚度一般在600~1000mm之间，具体参数可根据基坑所处地层的地质条件、基坑尺寸、基坑深度、地下连续墙成槽工艺、成槽方式以及相关机械设备条件等综合确定。

所述的地下连续墙采用分幅开挖浇筑，结合基坑平面尺寸，每幅墙体宽度一般在4~8m之间，常规采用“一”字型墙体，基坑拐角处可采用“L”型墙体，每幅地下连续墙之间可采用工字钢接头或锁口管接头，确保每幅墙体接缝有效闭合形成整体，不发生渗漏水。

所述的地下连续墙纵向深度根据基坑所处地层状况、基坑开挖深度、基坑下部隔水层位置、盾构进出基坑端头加固要求等综合确定。对于基坑自身的钢筋混凝土地下连续墙，如果下部隔水层距离基坑底部不远，则墙体插入到隔水层内一定深度即可，同时满足基坑最小插入比要求；如果下部隔水层距离基坑底部较远或下部不存在隔水层，则墙体深度主要按基坑插入比控制；对于基坑外围的各道素混凝土地下连续墙，主要起止水帷幕及地层有效分隔作用，同时根据盾构进出基坑的端头加固要求综合确定墙体深度。

对基坑周边的地层进行加固，当基坑底部无隔水层或隔水层相距较远时，在基坑内对基坑底部一定深度的地层进行加固，形成“水桶封底”效应；并对各道地下连续墙之间的地层在一定深度范围进行加固，形成盾构进出基坑的端头加固区。根据基坑周边地层及地下水状况，可采用小导管、钢花管、PVC管、袖阀管等不同的注浆工艺进行地层加固，也可采用旋喷、搅拌或综合性改良等地层加固方式。

对基坑范围进行降水，沿最外道地下连续墙的外周布设降水井，管井与墙体水平距离一般按2~5m控制，管井水平间距一般按6~10m控制，管井直径一般按250~500mm控制，以有效形成外周的降水漏斗；在地下连续墙体之间及基坑内部选择性布设降水井，管井直径一般按100~250mm控制，将各道墙体之间以及基坑开挖范围对应基坑底部地层加固区以上的地下水疏干，有效减缓地下水对基坑的压力、渗透及管涌等作用。

本发明可满足在强透水、富水地层中修建深、大基坑的工程要求，特别适用于交通类工程中附带盾构始发、接收等进出基坑的安全作业要求。应用本发明后，随着具体工程中所涉及的地质条件、地下水情况、基坑结构型式与参数、盾构是否进出基坑作业等差异，其相关参数如：地下连续墙的数量及相关参数，地层加固体工艺、范围及相关参数，降水井的尺寸、数量及布置方式等等，均可根据实际工程需要，或大或小、或多或少、或长或短、或强或弱。

本发明的结构体系具有以下重要特征：

基坑本体围护采用钢筋混凝土地下连续墙，基坑主体结构采用钢筋混凝土内衬墙，两者形成复合墙或叠合墙受力体系，基坑本体地下连续墙的顶部与基坑主体结构墙通过冠梁形成整体性联结；基坑外围可采用一道或多道素混凝土地下连续墙，均封闭成环设置；地下连续墙的纵向深度根据基坑开挖深度、墙体插入比、基坑下部隔水层位置、地层加固降水条件及盾构始发接收要求等综合确定。对各道地下连续墙之间的地层做加固处理，与地下连续墙一起形成空间封闭结构；在最外道地下连续墙的外侧四周、各道地下连续墙之间及基坑内部分别设置降水井，采用坑外与坑内相互结合的方式对基坑进行整体性降水，辅助基坑修建以及盾构在基坑内始发接收等作业。

本发明思路独特，创新简约，受力合理，效果明显，实施性好，可有效的解决在强透水、富水、临近水域等地层中修建深大基坑的工程难题，措施安全可靠，提高施工效率。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

包括基坑内部开挖范围（1）外封闭成环的钢筋混凝土地下连续墙（2），紧贴钢筋混凝土地下连续墙（2）内周为钢筋混凝土主体结构墙（3），钢筋混凝土地下连续墙（2）外圈为封闭成环的外围素混凝土地下连续墙（7）。

2.根据权利要求1所述的多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

钢筋混凝土主体结构墙（3）底部为钢筋混凝土主体结构底板（4），顶部为钢筋混凝土主体结构顶板（5）。

3.根据权利要求2所述的多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

钢筋混凝土主体结构墙（3）顶部与钢筋混凝土地下连续墙（2）顶部环周设置成环的一圈冠梁（14）；

冠梁（14）与钢筋混凝土主体结构顶板（5）上方为主体结构回填土体（13）。

4.根据权利要求3所述的多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

钢筋混凝土地下连续墙（2）以外的线路方向上设置有区间隧道（6），区间隧道（6）之间为墙间土体（8）。

5.根据权利要求4所述的多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

钢筋混凝土地下连续墙（2）内设置有基坑内降水井（12），区间隧道（6）之间的墙间土体（8）内设置有墙间降水井（11），外围素混凝土地下连续墙（7）外的墙外土体（9）内设置有外周降水井（10）。

6.根据权利要求5所述的多道地下连续墙结合地层加固及降水的基坑围护结构，其特征在于：

区间隧道（6）四周为盾构进出基坑端头加固区（15），钢筋混凝土主体结构底板（4）下方为基坑底部加固区（16）。